DE7714895U1

DE7714895U1 - COMPENSATOR ARRANGEMENT TO COMPENSATE FOR LENGTH CHANGES IN PIPING

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Publication number: DE7714895U1
Application number: DE19777714895
Authority: DE
Original assignee: Metallschlauch-Fabrik Pforzheim (vorm Hch Witzenmann) 7530 Pforzheim GmbH
Current assignee: Metallschlauch-Fabrik Pforzheim (vorm Hch Witzenmann) 7530 Pforzheim GmbH
Priority date: 1977-05-11
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1978-11-09

Description

Dipl.-ing. R. LEMCKE Diving. :!.-J. Γ'jammerDipl.-ing. R. LEMCKE Diving. :! .- J. Γ'jammer

Patentanwalt Karliruhe/Bad«nPatent attorney Karliruhe / Bad «n

Metallschlauch-Fabrik Pforzheim (vorm. Hch. Witzen-Metal hose factory Pforzheim (formerly Hch. Witzen-

iiann) Gesellschaft mit beschränkter Haftung,iiann) limited liability company,

?53O Pforzheim, Östliche Karl-Friedrich-Straße 134? 53O Pforzheim, Ostliche Karl-Friedrich-Strasse 134

Kompensatoranordnung zum Ausgleich von
Längenänderungen in RohrleitungenCompensator arrangement to compensate for
Changes in length in pipelines

tür Kompensation von insbesondere thermisch bedingten längenänderungen in Rohrleitungen ist es bekannt, U-förmige Leitungsbögen einzubauen, durch deren Elastizität die Längenänderungen aufgenommen werden. Bei
großen Rohrdurchmessern ergibt sich allerdings auch
bei relativ geringer Dehnungsaufnahme eine weite Ausladung des U-Bogens.In order to compensate for changes in length in pipelines caused by thermal factors in particular, it is known to incorporate U-shaped pipe bends, the elasticity of which absorbs the changes in length. at
large pipe diameters, however, also result
with relatively low expansion absorption, a wide projection of the U-bend.

Wesentlich platzsparender ist die Verwendung von BaIg-Kompensatoren, deren federnde Wellen die auftretendenThe use of BaIg expansion joints is much more space-saving, whose resilient waves the occurring

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Längenänderungen elastisch aufzunehmen vermögen.Able to absorb changes in length elastically.

B&i großen Rohrsystemen, wie beispielsweise Fernheizleitungen, strebt man aus Wirtschaftlichkeitsgründen möglichst lange, durchgehende Rohrstücke mit nur wenigen Kompensationsstellen an. Für das Beispiel einer Rohrstrecke von 2000 m Länge und einer Heizwassertemperatur von 160⁰C ergibt sich eine notwendige Dehnungsaufnahme von etv/a 4000 mm. Die Beherrschung solcher Längenänderungen wird bei Rohrdurchmessern in der Größenordnung von 1000 mm und Betriebsdrücken in der Größenordnung von 30 bar außerordentlich kostenintensiv. Erschwerend kommt hinzu, daß Fernheizleitungen meist unterirdisch verlegt werden, so daß man für die Kompensationsstellen umfangreiche Schachtbauwerke erstellen muß.For reasons of economy, B & i large pipe systems, such as district heating pipes, aim for the longest possible, continuous pipe sections with only a few compensation points. For the example of a pipe length of 2000 m length and a heating water temperature of 160 ⁰ C is a necessary expansion absorption results of etv / a 4000 mm. The control of such changes in length is extremely costly for pipe diameters in the order of 1000 mm and operating pressures in the order of 30 bar. A further complicating factor is that district heating lines are usually laid underground, so that extensive shaft structures have to be built for the compensation points.

Von diesen Gegebenheiten ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Neuerung darin, ein Kompensationsschema zu entwickeln, mit dem die oben erwähnten Randbedingungen auf kostengünstigere V/eise als bisher beherrscht werden können, das also insbesondere bei vergleichsweise geringem Platzbedarf große Längenänderungen aufzunehmen vermag. Außerdem soll das neuerungsgemäße Kompensationsschema für hohe Betriebsdrücke geeignet sein.Proceeding from these conditions, the task of the present innovation is to develop a compensation scheme with which the above-mentioned boundary conditions can be mastered in a more cost-effective way than before, especially with comparatively small space requirement is able to accommodate large changes in length. In addition, according to the innovation Compensation scheme to be suitable for high operating pressures.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß gelöst durch eine Aufteilung der Rohrleitung in wenigstens zwei Stränge, die spiegelbildlich zueinander etwa zickzackförmig verlaufen, an den ümlenkpunkten jeweils winkelbeweglich sind und an den dazwischenliegenden Kreuzungspunkten schwenkbar miteinander verbunden sind. According to the innovation, this object is achieved by dividing the pipeline into at least two strands, which run roughly zigzag in mirror image to one another, each angularly movable at the deflection points and are pivotally connected to one another at the intersection points in between.

Die Erfindung basiert auf dem Prinzip der sog. Nürn-The invention is based on the principle of the so-called Nuremberg

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berger Schere, die bekanntlich erhebliche Längenänderungen bei geringem Breitenwachstum aufzunehmen vermag. Die Größe der Dehnungsaufnahme wird durch Geometrie, Maße und die Anzahl der Scherenglieder bestimmt. Die feuerung beruht außerdem auf der Anpassung des Scherenprinzips an die speziellen Erfordernisse von Großrohrleitungen und in der speziellen Ausbildung der Umlenkpunkte.Berger scissors, which are known to have significant changes in length able to absorb at low latitude. The size of the expansion is determined by the geometry, Dimensions and number of scissor links are determined. The firing is also based on the adaptation of the scissors principle to the special requirements of large pipelines and in the special training of the Turning points.

Im einfachsten Pail können die Leitungsstränge an den Umlenkpunkten ein Drehgelenk aufweisen, beispielsweise derart, daß der dem Drehgelenk zulaufende Leitungsstrang gegenüber dem ablaufenden Leitungsstrrang senkrecht zur Schwenkebene versetzt und an dieses durch eine Schwenkverbindung angekoppelt ist. Die Schwenkverbindung kann beispielsweise als Rohrgelenk oder auch als dichter Torsionskompensator ausgebildet sein. Der Leitungsstrang wechselt dann bei jedem Drehgelenk die Fließebene.In the simplest Pail, the cable strands can be attached the turning points have a swivel joint, for example in such a way that the conduit running towards the swivel joint offset perpendicular to the swivel plane in relation to the running strand of cables and through to this a pivot connection is coupled. The pivot connection can, for example, as a pipe joint or can also be designed as a tight torsion compensator. The wiring harness then changes at each swivel joint the flow level.

Für höhere Beanspruchungen, insbesondere hinsichtlich der Betriebsdrücke ist es zweckmäßig, wenn die Leitungsstränge an den Umlenkpunkten einen Balg aufweiten. Ein Versatz des zulaufenden gegenüber dem abrupfenden Leitungsstrang erübrigt sich hierbei, so daß Jeder Leitungsstrang innerhalb einer Ebene verläuft »nd die Umlenkverluste geringer werden.For higher demands, especially with regard to the operating pressures, it is useful if the line strands expand a bellows at the deflection points. There is no need to offset the tapering against the plucking cable loom, so that Each cable run runs within one level and the deflection losses are reduced.

Besonders günstig ist hierbei die Verwendung von Angularkompensatoren. Denn bei ihnen v/erden die aus dem Innendruck resultierenden Zugkräfte direkt vom Gelenk aufgenommen. E" ist dadurch für besonders hohe Innendruckbeanspruchung geeignet. Außerdem hat die neuerungsgemäße Aufteilung in zwei oder mehr Leitungsstränge bei Verwendung von Balgkompensatoren den Vorteil, daß die Verkleinerung auf querschnittsgleiche Kompensatordurchmesser dessen Winkel-The use of angular expansion joints is particularly favorable here. Because with them, the tensile forces resulting from the internal pressure are grounded directly from the joint recorded. E "is therefore suitable for particularly high internal pressure loads suitable. In addition, when using bellows expansion joints, the division into two or more cable runs according to the innovation has the advantage of that the reduction to a compensator diameter of the same cross-section is its angular

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• E• E

« I«I.

• C• C

beweglichkeit überproportional erhöht.mobility increased disproportionately.

Zur Herstellung der Schwenkverbindung an den Kreazungspunkten von zueinander spiegelbildlichen Leitungssträngen empfiehlt es sich, diese senkrecht zur Schwenkebene um zumindest den durchmesser eines leitungsstranges gegeneinander zu versetzen. Dabei wird jeder Strang als Ganzes versetzt, so daß sich keine Erhöhung der Urclenkstellen ergibt. Zur Schwenk}agerung bedarf es lediglich eines in der Schwenkachse angeordneten Bolzens, der an beiden Leitungssträngen geführt ist.For making the swivel connection at the junction points of cable strands that are mirror images of each other, it is advisable to keep them perpendicular to the swivel plane by at least the diameter of a cable run to offset against each other. Each strand is offset as a whole, so that there is no increase the Urclenkstellen results. Required for swiveling there is only one bolt arranged in the pivot axis, which is guided on both cable strands.

Um ein Durchhängen der Leitungsstränge zu vermeiden, ist es schließlich günstig, sie an den Umlenkpunkten und/oder den Kreuzungspunkten abzustützen. Dies kann durch am Leitungsstrang festgelegte und auf der Stützfläche horizontal verschiebbare Stützen, beispielsweise in Form von Gleitlagern erfolgen.In order to prevent the cable strands from sagging, it is finally beneficial to support them at the deflection points and / or the intersection points. This can by means of supports which are fixed on the cable harness and can be moved horizontally on the support surface, for example take place in the form of plain bearings.

V/eitere Merkmale und Einzelheiten der Neuerung: ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand einer Zeichnung; dabei zeigt:Further features and details of the innovation: result from the following description of an exemplary embodiment based on a drawing; shows:

Pig. 1 die Kompensatoranordnung in schematischer Darstellung undPig. 1 the compensator arrangement in schematic Representation and

Pig. 2 ein Beispiel für die Schwenkverbindung an den Kreuzungspunkten.Pig. 2 an example of the swivel connection at the crossing points.

Zunächst sei mit Hilfe der strichpunktierten Linien in Pig. 1 das Schema der sog. Nürnberger Schere erläutert. An einem Pestpunkt A sind zwei Schenkel a und b gelenkig gelagert und laufen von dort spiegelbildlich nach außen bis zu zwei äußeren Umlenkpunkten B und C. Vom Punkt B läuft ein weiterer Schenkel c parallel zum Schenkel b nach innen. Spiegelbildlich hierzuFirst, let's use the dash-dotted lines in Pig. 1 explains the scheme of the so-called Nuremberg scissors. At a plague point A, two legs a and b are hinged and run from there in mirror image outwards up to two outer deflection points B and C. Another leg c runs parallel from point B to the leg b inwards. This is a mirror image of this

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läuft vom Punkt C ein Schenkel d parallel zum Schenkel a nach innen. Im Kreuzungspunkt D der beiden Schenkel c und d sind sie schwenkbar miteinander verbunden. Vom Punkt D !tonnen die Schenkel weiterlaufen, um ein neues Seherenparallogramm zu bilden. Die Schenkellängen bleiben dabei stets gleich, so daß die äußeren Umlenkpunkte und die Ereuzungspunkte jeweils auf parallelen Geraden liegen.runs from point C a leg d parallel to leg a inward. At the intersection point D of the two legs c and d they are pivotably connected to one another. From point D! The legs can continue to run to a to create a new seer parallogram. The leg lengths always remain the same, so that the outer deflection points and the erection points are each parallel Lie straight.

Durch die gelenkige Verbindung der Schenkel untereinander kann der Punkt D bei festgehaltenem Punkt A nach rechts verschoben werden, wodurch die Punkte B und C schräg nach innen wandern. Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Scherengitter können große Längenänderungen bei relativ geringen Breitenänderungen des Systems aufgenommen werden. Selbstverständlich kann die _Bewegung auch im Punkt A eingeleitet werden. Um dieses Prinzip für den Dehnungsausgleich von Rohrleitungen verwenden zu können, wird die Rohrleitung 1 in einer Abzweigung 2 in einen oberen und einen unteren Leitungsstrang 3 bzw. 4 aufgeteilt. Beide Rohrstränge laufen in jeweils verschiedener Höhe zunächst noch jeweils durch einen Angularkompensator (in Pig. 1 ist lediglich der obere Kompensator 5 für den Leitungsstrang 3 sichtbar) und werden dann spiegelbildlich zueinander nach außen umgelenkt. An den äußeren Umlenkpunkten B und C sitzt jeweils ein Angularkompensator 6 bzw. 7. Der Anschluß an die Kompensatoren erfolgt über Rohrkrümmer, deren Umlenkwinkel so gewählt ist,- daß der Biegewinkel der Kompensatoren etwa bei null liegt, wenn die Schere 50 % der Maximaldehnung aufgenommen hat. Dadurch wird die Winkelbeweglichkeit der Kompensatoren optimal ausgenützt.Due to the articulated connection of the legs with each other, point D can be moved to while point A is held shifted to the right, whereby the points B and C move diagonally inwards. By connecting them in series multiple concertina gates can make large changes in length with relatively small changes in width of the system be included. Of course, the movement can also be initiated in point A. In order to be able to use this principle for expansion compensation in pipelines, pipeline 1 in a junction 2 divided into an upper and a lower wiring harness 3 and 4, respectively. Both strings of pipe run through an angular expansion joint at different heights (in Pig. 1 only the upper compensator 5 for the wiring harness 3 is visible) and are then mirror images deflected to each other outwards. An angular compensator is located at each of the outer deflection points B and C. 6 or 7. The connection to the expansion joints is made via pipe elbows, the deflection angle of which is selected in this way is, - that the bending angle of the compensators is about zero when the scissors stretch 50% of the maximum recorded. This makes optimal use of the angular mobility of the expansion joints.

Von den Kompensatoren 6 und 7 ausgehend werden dieStarting from the compensators 6 and 7, the

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Leitungsstränge 3 bzw. 4 wieder nach innen umgelenkt zum ICreuzungspunkt D. Dort sind "beide Leitungsstränge durch ein Schwenklager, das in Fig. 2 dargestellt ist, miteinander verbunden. Die Leitungsstränge laufen dann zur Bildung weiterer Scherenelemente, die genauso aufgebaut sind wie das zuvor beschriebene, weiter,Cable strands 3 or 4 again deflected inwards to the intersection point D. There are "both cable strands connected to one another by a pivot bearing, which is shown in FIG. The wiring harnesses then run for the formation of further scissor elements, which are constructed in the same way as the one described above, further,

Der Winkel, unter dem die Schenkel a, b, c und d der einzelnen Scherenglieder aus der Scherenlängserstrekkung herausgeschwenkt werden, ist maßgebend für die Wirksamkeit der Schere. Die größte Dehnungsaufnahme bezogen auf das Breitenwachstum ergibt sich bei Winkeln von 90°; dann erreichen allerdings auch die Umlenkverluste ihr Maximum.The angle at which the legs a, b, c and d of the individual scissor links are pivoted out of the longitudinal extension of the scissors is decisive for the effectiveness of the scissors. The largest movement capacity in relation to that s width growth arises at angles of 90 °; then, however, the deflection losses also reach their maximum.

U:r den Umlenkungen der beiden Leitungsstränge einen harmonischen Verlauf zu geben, können sich die Rohrkrümmer über den ganzen Bereich zwischen den äußeren Extrempunkten und den inneren i'reuzungspunkten erßtrecken. Es entsteht dann ein sinuskarvenähnlicher Verlauf.The pipe bends can be used to give the deflections of the two cable strands a harmonious course extend over the entire area between the outer extreme points and the inner reduction points. A curve similar to that of a sinus carve then arises.

Auch liegt es im Rahmen der Neuerung . die spiegelbildlich zueinander laufenden Leitungsstränge in sich elastisch auszubilden, also beispielsweise in Form von Wellschläuchen. Bei ausreichender Winkelbeweglichkeit derselben können die äußeren Angularkompensatoren 6 und 7 entfallen.It is also within the scope of the innovation. the lines running mirror-image to each other in itself to be elastic, for example in the form of corrugated hoses. With sufficient angular mobility the same, the outer angular expansion joints 6 and 7 can be omitted.

Pig. 2 zeigt die Schwenklagerung an den Kreuzungspunkten. Hierzu weisen die sich überkreuzenden Rohre 8 und 9 jeweils an ihren einander zugewandten Seiten eine Armierung 10 bzw. 11 auf. In beiden Armierungen befindet sich eine in der Schwenkachse liegende Bohrung, in der ein gemeinsamer Lagerstift 12 sitzt. Die Rohre können dadurch eine definierte Schwenkbewegung ausführen.Pig. 2 shows the swivel mounting at the crossing points. To this end, the intersecting tubes 8 and 9 each have a reinforcement 10 and 11 on their mutually facing sides. In both reinforcements there is a hole in the pivot axis in which a common bearing pin 12 is seated. the As a result, pipes can execute a defined pivoting movement.

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Selbstverständlich kommen auch andere Drehlagerungen in Präge. Soll auch ein seitliches Auswandern aus der vorgegebenen Schwenkebene zugelassen werden, werden Gelenkverbindungen eingesetzt.Of course, other rotary bearings are also available in embossing. Should also a sideways migration from the articulated joints are used.

Zur Kompensation großer Transportleitungen wie Fernwärmeleitungen empfiehlt es sich, jeweils zwei neuerungsgemäße Kompensationselemente an einer Stelle zusammenzufassen, d. h., man verwendet ein Korpensationselement, c"as sowohl für die Dennungsaufnahme des ankommenden als auch für die Dehnungsaufnahme des .weglaufenden Leitungsstranges ausgelegt 13t. Sind die von beiden Leitungssträngen aufzunehmenden Maximaldehnungen gleich groß, so wird der Festpunkt dieses Dehnungselementes in die Mitte seiner Längserstreckung gelegt. Sind die aufzunehmenden Dehnungen ungleich auf die beiden Rohrstränge verteilt, so v/ird das Kompensationselement entsprechend diesem Verhältnis geteilt und der Festpunkt dort angeordnet.To compensate for large transport lines such as district heating lines, it is advisable to use two new ones To summarize compensation elements in one place, d. i.e., a compensation element is used c "as both for the Dennungsaufnahme of the incoming as well as for the expansion absorption of the . Runaway wiring harness designed 13t. Are the The maximum expansion to be absorbed by both cable strands is the same, so the fixed point of this expansion element becomes placed in the middle of its longitudinal extent. Are the strains to be absorbed unequal? Distributed over the two pipe strings, the compensation element is divided according to this ratio and the fixed point is arranged there.

Die Schjfienkebene ist an sich beliebig, vorzugsweise aber horizontal. Ihre Abstützung zur Vermeidung unzulässiger Durchbiegung der Leitungsstränge kann mittels an sich bekannter Loslager erfolgen.The Schjfienkplane is arbitrary per se, preferably but horizontally. Your support to avoid impermissible bending of the cable strands can be done by means of known floating bearing take place.

Um die Umlenkverluste in den Angularkompensatciren zu reduzieren, können diese eine glatte Innenverkleidung oder beispielsweise ein ani einen Flansch fixiertes Schutzrohr aufweisen. Bei größeren V/inkelbewegiingen des Angulators empfiehlt es sich, von beiden Flanscheeiten des Kompensators Schutzrohre nach innen laufen zu lassen, wobei das eine Schutzrohr mit einem gewissen Spiel in das andere hineinläuft, so daß beide Schutzrohre relativ zueinander winkelbeweglich sind.In order to reduce the deflection losses in the angular compensators, they can have a smooth inner lining or, for example, a fixed to a flange Have protective tube. For larger angular movements of the angulator, it is recommended that protective tubes run inwards from both flange sides of the compensator to let, with one protective tube running into the other with a certain amount of play, so that both protective tubes are angularly movable relative to each other.

Zusammenfassend besteht der Vorteil der Neuerung darin, daß große Längenänderungen bei geringem Platzbedarf für die Kompensationsstelle aufgenommen werden können. 7714895 09.1178In summary, the advantage of the innovation is that large changes in length can be accommodated with little space requirement for the compensation point. 7714895 09.1178

Claims

DIPL-IN6. R. LEMCKE. ; i · \ W - /; "08/29/77 DR.-1N6.H.J.BR0MMER" "'" *' (11960) B / Br PATENTANWÄLTE KARLSRUHE 1 (New) claims for protection

1. Device to compensate for changes in length in pipelines,

_r characterized by

^a that this device has at least two pipe strings (3 »

4), which are mirror images of each other approximately zigzag or wave-shaped, at least at the deflection points (B, C) are each angularly movable and at the intersection points (D) in between

are pivotally connected to each other.

2. Compensator arrangement according to claim 1, characterized in that the cable strands (3 _f 4) at the Umlenkpunktec (B, C) have a swivel joint.

3. Compensator arrangement according to claim 2, characterized in that the line harness tapering to the swivel joint offset from the running line string perpendicular to the Sohwenk plane and through this a pivot connection is coupled.

4. Compensator arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the line strands (3, 4) at the deflection points (B, C) have an elastic Have connection and each wire harness runs in a plane.

5. Compensator arrangement according to claim 4, characterized in that the elastic connection is a bellows is.

6. Compensator arrangement according to claim 4, characterized in that the elastic connection is an angular compensator (6, 7) is.

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7. Compensator arrangement according to claim. 1, 2, 4> 5 and 6, characterized in that the mirror images of each other Line strands (3, 4) are offset from one another perpendicular to the pivot plane by at least the diameter of one line strand.

8. Kempensatoranordnung according to any one of the preceding claims, characterized in that the cable strands (3, 4) at the Umlenkpun ^r : th (B, C) and / or the crossing points (D) are supported against sagging ^.

9. Compensator arrangement according to claim 8, characterized in that the support means horizontally movable supports takes place.

10. Compensator arrangement according to claim 9, characterized in that the supports are designed as plain bearings are.

11. Compensator arrangement according to one of the preceding Claim ?, characterized in that a terminal Crossing point (A) with an adjoining switch (2) acts as a pest point.

12. Compensator arrangement according to claim 11, characterized in that the cable strands (3, 4) over each have an elastic connection connected to the V / oak (2).

13. Compensator arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the Pestpunkt between two series-connected scissor assemblies is arranged.

14 * compensator arrangement according to claim 6, characterized in that that the angular compensator (6, 7) has a protective tube inside the bellows part.

·« et·· mi mi • e ι 4 ·· «Et ·· mi mi • e ι 4 ·

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-10-

15. Compensator arrangement according to claim 1, characterized in that the cable strands (3, 4) below Dispensing with individual compensators are designed to be elastic over their entire length. |

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